Leksykon Aparatów Elektrycznych (15)

Szczegóły

Nadrzędna kategoria: Artykuły

Opublikowano: poniedziałek, 07, maj 2012 20:42

W ramach kolejnego artykułu z cyklu Leksykon Aparatów Elektrycznych poświęconego łukowi elektrycznemu i łukowym procesom łączeniowym informujemy o rodzajach komór gaszeniowych. Omówiono w nim komory magnetowydmuchowe/płytkowe, olejowe, pneumatyczne i próżniowe.

Rys. D2.2. Wyłącznik budowy zwartej (compact): 1 – zestyk główny,
2 − komora gaszeniowa płytkowa, 3 – napęd, 4 – wyzwalacz elektromagnesowy

D2. Komory gaszeniowe magnetowydmuchowe/płytkowe [1,2,6]
Komory gaszeniowe płytkowe stosuje się powszechnie w budowie łączników prądu przemiennego niskiego napięcia – w wyłącznikach, rozłącznikach, w tym w stycznikach.
Zwraca się uwagę, że przy płytkach prostych odcinki podzielonego łuku mogą wędrować z różnymi prędkościami i wzajemnie się hamować w wyniku oddziaływań elektrodynamicznych (rys. D2.1a). Ten niekorzystny efekt można wyeliminować stosując płytki w kształcie litery V (rys. D2.1b).
Na kolejnych rysunkach D2.2 i D2.3 podano dalsze przykłady stosowania komór płytkowych w budowie łączników niskonapięciowych: wyłącznika budowy zwartej (tj. typu compact) oraz stycznika elektromagnetycznego. Ten ostatni ma typową budowę współcześnie produkowanych styczników lekkich i średnich. Inne typowe konfiguracje układów zestyków styczników oraz ich elektromagnesów napędowych pokazano na rys. D2.4.
Od styczników wymaga się wysokiej, często wielomilionowej trwałości manewrowej. Uzyskuje się ją stosując m.in. wkładki amortyzujące lub amortyzatory rozpraszające nadmiar energii kinetycznej podczas przestawiania stycznika. Schemat przykładowej zabudowy amortyzatorów podano na rys. D2.5.

D3. Komory gaszeniowe olejowe [4,5,6]
Olej mineralny wykazuje korzystne właściwości gaszeniowe oraz dobre własności elektroizolacyjne. Łuk elektryczny w oleju powoduje jego odparowanie, a następnie odgazowanie (rys. D3.1). Skutkiem tego wokół kanału łukowego tworzy się bańka gazowa, składająca się w 70-80% z wodoru oraz acetylenu i metanu. Temperatura gazów w bańce się ga kilku tysięcy Kelwinów. W tak wysokiej temperaturze wodór wykazuje bardzo dużą przewodność cieplną (rys. D3.2), zapewniającą intensywne odprowadzanie ciepła z zewnętrznych warstw kanału łukowego (tzw. efekt wodorowy). Dodatkowo − przy malejących wartościach prądu łuku w pobliżu jego przechodzenia przez zero – gwałtownie maleje moc, a zatem i energia łuku przekazywana do bańki gazowej. Ciśnienie wewnątrz bańki obniża się – co prowadzi do wzmożenia parowania. Parujące cząstki porywają krople cieczy i wprowadzają je do strefy łuku, powodując intensywny odbiór ciepła. Efekt ten, zwany ekspansyjnym – wzrasta wraz z temperaturą oraz szybkością zmian ciśnienia w pobliżu zera prądu.

Rys. D2.4. Typowe konfi guracje styczników elektromagnetycznych: a) jednoprzerwowa –
z obrotowym ruchem styków, b) dwuprzerwowa – o postępowym prostoliniowym ruchu styków

Specyficzne własności gaszeniowe oleju mineralnego są lepiej kontrolowane i optymalizowane w komorach gaszeniowych stosowanych przez dziesięciolecia w budowie wyłączników zarówno pełno- jak i małoolejowych. W historii rozwoju tej techniki szczególne znaczenie posiadały komory gaszeniowe sztywne – tj. bez części ruchomych czy podatnych, z wydmuchem podłużnym (osiowym) lub poprzecznym – rys. D3.3.
Następstwem gaszenia łuku w oleju jest wysoka wartość napięcia gaszenia łuku, podnosząca pierwszą amplitudę przejściowego napięcia powrotnego (a zatem i stromość jego narastania). Stanowi to oczywiste narażenie izolacji łączonych takimi wyłącznikami odbiorników – zwłaszcza silników wysokiego napięcia.

...pełna wersja artykułu w EI 5/2012